Irkutsk State University
Irkutsk, Russian Federation
Irkutsk, Russian Federation
Irkutsk, Russian Federation
We analyzed the structure of coronal features, using data on the March 20, 2015 total solar eclipse. The Ludendorff index characterizing the flattening of the corona is 0.09. The solar corona structure in the Northern and Southern hemispheres corresponds to the maximum and post-maximum phases of solar activity, respectively. The asynchronous development of mag-netic activity in the Sun’s Northern and Southern hemi-spheres caused a substantial asymmetry of coronal features observed at the reversal of polar magnetic fields in the current cycle. The polar ray structures in the Southern Hemisphere are associated with the polar cor-onal hole, while in the Northern Hemisphere a polar hole has not been formed yet. We examine the relation between large-scale magnetic fields and location of high coronal structures.
total solar eclipse, asymmetry, solar corona.
ВВЕДЕНИЕ
Во время полных солнечных затмений структура короны визуализирует крупномасштабное магнитное поле Солнца [Несмянович, 1965; Кучми и др., 2011]. Анализ изображений короны дал новую информацию о циклических изменениях глобального магнитного поля Солнца [Клепиков, Филиппов, 2006; Judge et al., 2010], обнаружены вековые изменения структуры короны [Tlatov, 2010; Мордвинов и др., 2011]. Исследование структуры солнечной короны остается актуальной задачей гелиофизики, особенно в контексте необычного развития активности в текущем цикле.
По-видимому, одному из первых установить связь между формой затменной короны и фазой 11-летнего цикла солнечной активности удалось российскому астроному А.П. Ганскому в 1897 г. [Hansky, 1897; Воронцов-Вельяминов,1956; Перель, 1951]. Исследуя имевшиеся в его распоряжении снимки затмений, включая полученные им лично во время экспедиции на Новую Землю изображения затмения 1896 г., А.П. Ганский отметил, что во время максимума солнечной активности корона окружает Солнце в виде равномерного сияния, а в годы минимума корона вытягивается вдоль солнечного экватора. Было показано, что лучи короны пространственно связаны с протуберанцами. Анализ изображений короны, полученных во время 12 затмений, позволил А.П. Ганскому выделить три основных морфологических типа короны: максимальный, промежуточный и минимальный.
Более подробную классификацию типов короны на основе снимков, полученных в конце XIX - первой половине XX в., предложил киевский астроном А.Т. Несмянович [Несмянович, 1965]. В рамках предложенного им подхода индекс геометрического сжатия короны рассматривался в зависимости от фазы цикла солнечной активности F на дату затмения:
где Т - момент полного затмения, Тmax и Tmin - соответственно моменты максимума и следующего за максимумом минимума цикла (на фазе спада) или моменты максимума и предшествующего ему минимума цикла (на фазе роста), выраженные в месяцах. Значения F при таком подходе оказываются положительными на ветви подъема цикла и отрицательными на ветви спада.
Данная классификация показана на рис. 1 и в табл. 1 [Несмянович, 1965]. Следует заметить, что она является достаточно грубой, но в целом отражает основные закономерности изменения наблюдаемой конфигурации короны в картинной плоскости в ходе цикла. Принято считать, что причина указанных изменений связана с отклонениями гелиосферного токового слоя (ГТС) от плоскости гелиоэкватора, которые в общем случае также связаны с фазой цикла [Гуляев, 1992; Макаров и др., 1996; Gulyaev, 1997; Koomen et al., 1998; Пещеров и др., 2006]. В то же время отмечены случаи не типичных для данной фазы цикла отклонений ГТС от экватора, которые приводили к возникновению не соответствующих классификации Несмяновича конфигураций короны [Гуляев, 1992; Gulyaev, 1997; Пещеров и др., 2006]. Тем не менее, указанная классификация, по мнению авторов, в первом приближении может быть использована для оценки ситуации.
Очередное полное солнечное затмение наблюдалось 20 марта 2015 г. Силами экспедиции, организованной Иркутским государственным университетом, с двух точек острова Западный Шпицберген - на склоне г. Пирамида на высоте около 400 м и на берегу залива - были выполнены наблюдения затменной короны.
В статье представлены результаты анализа новых изображений короны, полученных на постмаксимальной фазе солнечного цикла. Целью работы является изучение структуры короны 20 марта 2015 г., определение ее типа в соответствии с классификацией А.Т. Несмяновича и сопоставление со структурой крупномасштабных магнитных полей на Солнце. С точки зрения авторов, это исследование дополняет банк данных, которыми располагает гелиофизика, о характере развития 24 цикла.
1. Druckmüller M. A noise adaptive fuzzy equalization method for processing solar extreme ultraviolet images. Astrophys. J. Suppl. 2013, vol. 207, article id. 25, 5 pp. DOI:https://doi.org/10.1088/0067-0049/207/2/25.
2. Eselevich V.G., Fainshtein V.G., Rudenko G.V. Study of the structure of streamer belts and chains in the solar corona. Solar Phys. 1999, vol. 188, pp. 277-297.
3. Gulyaev R.A. Outer solar corona as an optical manifestation of heliospheric current sheet. Uspekhi Fizicheskikh Nauk [Physics-Uspekhi (Adv. In Phys. Sci.)]. 1992, vol. 162, iss. 12, pp. 155-159 (in Russian).
4. Gulyaev R.A. Solar cycle variation on the solar corona shape: A new outlook. Astron. Astrophys. Trans. 1997, vol. 13, no. 2, pp. 137-144.
5. Hansky. Die totale Sonnenfinsterniss am 8 Au-gust 1896. Bull. Acad. Imper. Sci. St._Petersbourg, 1897, vol. 6, pp. 251-270.
6. Judge P.G., Burkepile J., de Toma G., Druckmüller M. Historical eclipses and the recent solar minimum corona. ASP Conf. Ser. 2010, vol. 428, pp. 171-176.
7. Klepikov D.V., Filippov B.P. Behavior of the polar field magnetic focuses in solar cycle from SOHO/EIT. Izvestiya RAN [Bull. Russian Academy of Sciences: Physics]. 2006, vol. 70, pp. 1436-1438 (in Russian).
8. Koomen M.J., Howard R.A., Michels D.J. The shape of the outer corona during cycle 21. Solar Phys. 1998, vol. 180, iss. 1/2, pp. 247-263. DOI:https://doi.org/10.1023/A:1005039609265.
9. Kuchmi S.L., Merzlyakov V.L., Molodensky M.M. On 3D-structure of the solar corona. As-tronomicheskii Zhurnal [Astron. J.]. 2001, vol. 78, no. 10, pp. 953-960 (in Russian).
10. Makarov V.I., Tlatov A.G., Fatianov M.P. Three-dimensional modeling of the corona in different phases of solar magnetic cycle. Period: 1870-1991. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Radioelektronika [Radioelectronics and Communications Systems]. 1996, vol. 39, no. 10, pp. 1268-1274 (in Russian).
11. Mordvinov A.V., Yazev S.A. Complexes of ac-tivity decay and formation of coronal holes on the Sun. Astronomicheskii Zhurnal [Astron. J.]. 2013, vol. 90, no. 6, pp. 491-500 (in Russian).
12. Mordvinov A.V., Yazev S.A., Rykova E.G., Dvorkina-Samarskaya A.A. Long-term changes in geometry of the Sun’s polar magnetic field from observation of total solar eclipses. Solnechno-Zemnaya Fizika [Solar-Terrestrial Physics]. 2011, iss. 18, pp. 69 (in Russian).
13. Mordvinov A.V., Yazev S.A. Reversals of the Sun´s polar magnetic fields in relation to activity complexes and coronal holes. Solar Phys. 2014, vol. 289, pp. 1971-1981.
14. Mordvinov A.V., Grigoryev V.M., Erofeev D.V. Evolution of sunspot activity and inversion of the Sun’s polar magnetic field in the current cycle. Adv. Space Res. 2015, vol. 55, iss. 11, pp. 2739-2743. DOI:https://doi.org/10.1016/j.asr.2015.02.013.
15. Perel Yu.G. Famous Russian Astronomers. Moscow, State publishing house of technical-theoretical literature, 1951, pp. 194-211 (in Rus-sian).
16. Peshcherov V.S., Yazev S.A., Ozhogina O.A., et al. Solar corona observations during March 29, 2006 solar eclipse. Selected Problems in Astronomy: Materials of theoretical and practical conference “Sky and Earth” (Irkutsk, November 21-23, 2006). Irkutsk: Irkutsk State University Publ., 2006, pp. 151-156 (in Russian).
17. Pishkalo M. Flattering Index of the solar corona and the solar cycle. Solar Phys. 2011, vol. 270, iss. 1, pp. 347-363. DOI:https://doi.org/10.1007/s11207-011-9749-y.
18. Tlatov A.G. The centenary variations in the solar corona shape in accordance with the observations during the minimal activity epoch. Astron. Astrophys. 2010, vol. 522, id. A27, 5 pp. DOI:https://doi.org/10.1051/0004-6361/201014082.
19. Vsekhsvyatsky S.K., Nikolsky G.M., Ivanchuk V.I., Nesmyanovich A.T., Ponomarev E.A., Rubo G.A., Cherednichenko V.I. Solnechnaya Korona i Korpuskulyarnoe Izluchenie v Mezhplanetnom Prostranstve [Solar Corona and Corpuscular Radiation in the Interplanetary Space]. Kiev, Kiev University Publ., 1965. 216 с. (in Russian).
20. Vorontsov-Vel’yaminov B.A. Ocherki Istorii Astronomii v Rossii [Essays in the History of Astronomy in Russia]. Moscow: State publishing house of technical-theoretical literature, 1956, pp. 327-329 (in Russian).
21. Wang, Y.-M., Sheeley, N.R.J., Rich, N.B. Coronal pseudostreamers. Astrophys. J. 2007, vol. 658, iss. 2, pp. 1340-1348. DOI:https://doi.org/10.1086/511416/
22. Yazev S.A. Catalogue of complexes of activity on the Sun at the growth phase of Schwabe-Wolf 24 cycle. Izvestiya Irkutskogo Gosudarstvennogo Universiteta. Seria “Nauki o Zemle” (Bulletin of Irkutsk State University. Earth Sciences Ser.). 2012, vol. 5, no. 2, pp. 295-303 (in Russian).
23. Yazev S.A. Complexes of activity on the Sun in 24 cycle of solar activity. Astronomicheskii Zhurnal [Astron. J.] 2015, vol. 92, no. 3, pp. 260-269 (in Russian).
